SIMULASI PROTEUS ROBOT LINE FOLLOWER

 

SIMULASI PROTEUS ROBOT LINE FOLLOWER

Mata Kuliah Organisasi Dan Arsitektur Komputer
Universitas Negeri Surabaya
Prodi S1 Pendidikan Teknologi Informasi 

Dosen Pengampu:
Aditya Prapanca

Di susun oleh kelompok 1A:

1. Fhadluna Arum Dhany (20050974027)

2. Pramita Afrilia (21050974003)

3. Yazid Fatihur Rizki (21050974007)

4. Galang Satria (21050974017)

5. Billah Izzah Arianto (21050974023)

6. Adib Bagus Subarkah (21050974039)

7. Yoga Putra Rama Danuarsa (21050974043)

8. M. Koirul Nizam (21050974045)

9. M. Safa Faadihilah (21050974051)

10. Rivaldi Ramadisya P (21050974067)

11. M. Irsyad Kamal F. (21050974069)

12. Jawadhika Khoirun N. A (21050974071)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

        Perkembangan teknologi dan otomasi industri yang semakin pesat, canggih dan modern mendorong manusia untuk memenuhi kebutuhan hidupnya dengan cepat, tepat dan efisien. Salah satu teknologi yang berkembang saat ini adalah teknologi di bidang robotika. Banyak negara maju seperti Jepang, Amerika, Inggris dan Jerman yang menciptakan berbagai jenis robot untuk membantu dan mempermudah pekerjaan manusia di masa depan. Salah satu jenis robot yang banyak diciptakan adalah robot line follower dengan berbagai keistimewaan yang dimilikinya.

       Robot Line Follower merupakan robot yang bergerak membaca garis secara otomatis dengan memanfaatkan sensor infrared. Biasanya garis yang dibaca oleh Robot Line Follower adalah garis berwarna hitam dengan latar bewarna putih infrared berfungsi untuk membaca jalur/garis hitam sehingga robot dapat bergerak mengikuti garis yang sesuai. Penambahan perangkat yang ada di Robot Line Follower adalah ARDUINO UNO (pengendali utama), sehingga robot bisa disisipkan sebuah program agar dapat lebih optimal.  

            Robot ini bergerak mengikuti garis, apabila garis berada dikanan robot maka robot berbelok kekanan. Apabila garis kiri berada dikiri maka robot akan berbelok kekiri. Pergerakan robot ini dikendalikan oleh PID controller yang akan mengatur kecepatan ataupun putaran motor dc berdasarkan posisi sensor. Apabila garis berada ditengah robot maka kecepatan putaran roda kanan dan kiri akan sama. 

        Kemudian ditambah dengan sistem navigasi robot menggunakan sistem kontrol konvensional. Sistem kontrol konvensional adalah sistem kendali/kontrol dengan menggunakan prinsip elektromekanik. Sistem kontrol jenis ini merupakan sistem kontrol yang sudah kuno namun tetap dipakai sampai sekarang karena dianggap lebih handal dibandingkan dengan sistem kontrol yang menggunakan semi konduktor ataupun digital, kontrol PID, tidak dapat melakukan adaptasi terhadap perubahan dinamik sistem selama operasi, karena parameter P, I dan D secara teoritis hanya mampu memberikan efek kontrol terbaik pada kondisi sistem yang sama ketika parameter tersebut di-tune.

        Pada kesempatan kali ini, akan dirancang sebuah Robot Line Follower menggunakan arduino uno dengan perangkat yang menyesuaikan pada Robot Line Follower menggunakan Motor Driver.

1. 2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas, maka disusun rumusan masalah sebagai berikut :

1. Komponen apa saja yang diperlukan dalam perancangan simulasi Robot Line Follower?

2. Bagaimana prinsip kerja pada Line Follower?

1. 3 Tujuan Laporan

Adapun tujuan perancangan ini diantaranya sebagai berikut :

1. Mahasiswa dapat menjelaskan komponen, rangkaian, dan prinsip kerja yang ada di dalam robot line follower

2. Mahasiswa dapat memberi gambaran mengenai rangkaian dari robot line follower

3. Mahasiswa dapat mengetahui apa saja komponen yang dibutuhkan dalam robot line follower

1. 4 Manfaat penulisan 

Adapun manfaat dari perancangan ini diantaranya adalah :

1. Meningkatkan pengetahuan mengenai arduino uno dan rancangan robot line follower

2. Mahasiswa dapat mengetahui penggunaan arduino uno pada rancangan robot line follower

3. Mahasiswa dapat menerapkan rancangan robot line follower pada kehidupan nyata

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Dasar Teori

LANDASAN TENTANG LINE FOLLOWER ROBOT

        Robot adalah suatu benda dengan kemampuan bergerak atau bekerja secara otomatis yang terbuat dari gabungan beberapa sistem elektronika. Line follower robot adalah suatu robot yang bertugas mengikuti suatu garis dengan rute yang sudah ditentukan. Line followerRobot bergerak secara otomatis dan terprogram menggunakan suatu chip mikrokontroler. Proses pergerakan robot dikontrol oleh motor yang terhubung dengan mikrokontroler yang secara otomatis mengendalikan laju putaran motor. Proses pergerakan motor dipengaruhi oleh sensor garis yang berupa photo sensor sebagai penjejak warna garist

        Menurut Soebhakti (2007) ada beberapa bagian yang harus terpenuhi dalam pembuatan sebuah line follower robot. Setiap bagian memiliki fungsi-fungsi tersendiri agar robot dapat bekerja dengan baik.

1. Sensor Photodioda dengan ADC (Analog Digital Converter) Sensor ini memiliki fungsi sebagai pendeteksi garis pada lintasan robot. Komponen penyusun dari sensor ini adalah led infra merah dan photodioda. Led infra merah berfungsi sebagai pemancar (transmitter) dan photodioda sebagai penerima (receiver). Pemasangan sensor ini adalah saling sejajar karena memanfaaatkan efek pemanculan cahaya dari pemancar ke penerima. 

2.Mekanik

Mekanik dibuat dengan tujuan memberikan bentuk kepada robot. Bagian ini berfungsi untuk menggabungkan beberapa bagian robot sehingga menjadi dalam satu kesatuan. Desain dari mekanik robot ini akan mempengaruhi dari kinerja gerakan robot. Untuk mendapatkan hasil yang baik desain robot dibuat seringan mungkin agar robot dapat bergerak dengan lincah. 

 3.Driver motor 

digunakan untuk menguatkan arus yang masuk ke motor. Terdapat bermacam jenis driver motor dari yang menggunkan transistor sampai dengan IC. Prinsip kerja dari berbagai driver motor sama yaitu mengendalikan laju putaran motor. Kebutuhan jenis driver motor yang digunakan pada pembuatan line follower robot tergantung dari konsumsi arus yang dibutuhkan motor.

2.2 Komponen

A. Penjelasan Motor L289N

L298n motor driver merupakan suatu modul motor driver yang digunakan untuk mengontrol kecepatan dan arah putaran motor DC. Modul ini sangat populer dan sering dihubungkan ke mikrokontroler arduino.  Seperti namanya motor driver ini menggunakan IC L298n, dengan konstruksi rangkaian H - Bridge. Maka dari itu rangkaian ini dapat mengendalikan beban induktif pada kumparan. Seperti kita tahu bahwa motor listrik terdiri dari lilitan kumparan sehingga memiliki beban induktif yang sangat besar. Kemudian dalam rangkaian IC tersebut terdapat transistor transistor logic (TTL) dengan gerbang NAND yang berfungsi untuk merubah arah putaran motor.

Spesifikasi Dari Driver Motor L298N:

1. Double H-Bridge drive chip L298N

2. Logical voltage 5V

3. Logical Current antara 0-36 mA

4. Drive voltage antara 5V sampai dengan 35V

5. Drive current sebesar 2A untuk setiap motor DC

6. Ukuran sebesar 43x43x27 mm

7. Berat 30 gram

Bentuk Fisik Driver Motor L298N:

Bentuk Fisik Driver Motor L298N

Bentuk Fisik Driver Motor L298N

L298N PINOUT

l298n Pinout :

• Pin Out, Merupakan suatu pin yang digunakan untuk menghubungkan ke kutub motor. Karena pin ini dihubungkan ke motor maka tidak ada kutub negatif dan positif sehingga pemasangan kabel ke kutub motor bisa dibalik - balik.
• Pin IN Suatu pin yang dihubungkan ke pin Digital Arduino. Pin ini digunakan untuk mengatur arah putaran motor yang dihubungkan ke driver l298n. Contohnya apabila IN1 HIGH dan IN2 LOW, Maka motor berputar searah jarum jam. Namun apabila IN1 LOW dan IN2 HIGH, Maka motor berputar berlawanan arah jarum jam.

CARA KERJA DRIVER MOTOR L298N

Driver Motor L298N

Gambar diatas merupakan rangkaian IC l298n yang mana merupakan rangkaian H - Bridge. Aturan rangkaian H Bridge in adalah :

• Pada motor DC, untuk membalik arah putaran motor maka kita cukup membalik sambungan kutub negatif dan positif.
• Terlihat pada gambar ketika saklar S1 dan S4 terhubung, saklar S2 dan S3 terputus maka arah putaran motor searah jarum jam.
• Terlihat pada gambar ketika saklar S1 dan S4 terputus, saklar S2 dan S3 terhubung maka arah putaran motor berlawanan arah jarum jam.

B. Penjelasan Motor DC

Motor DC

Motor bekerja berdasarkan prinsip induksi magnetik. Rangkaian di dalam Motor DC terdiri dari kumparan/lilitan konduktor. Setiap arus yang mengalir melalui sebuah konduktor yang akan menimbulkan medan magnet. Konduktor dibentuk menjadi sebuah loop sehingga ada dua bagian konduktor yang berada di dalam medan magnet pada saat yang sama.

Motor DC (Direct Current) adalah jenis motor paling sederhana, yang memiliki dua kabel, yaitu catu daya (positif) dan Ground. Pemberian catu daya boleh dibolak-balik untuk memberikan efek arah putaran yang berbeda. Motor akan berputar terus selama catu daya diberikan dan berhenti ketika catu daya. Motor jenis ini biasa digunakan pada kipas angin atau untuk menggerakkan roda robot atau mobil mainan.

Bentuk Fisik Motor DC :

Motor DC

        Motor DC memiliki dua bagian penting. Bagian pertama adalah stator, yaitu bagian yang tidak berputar dan bagian kedua dinamakan rotor, yakni bagian yang berputar. Di rotor inilah, poros diletakkan. Di ujung poros dapat dipasang objek (misalnya puli) yang ingin diputar. 

        Dua bagian utama ini dapat dibagi lagi menjadi beberapa komponen penting yaitu diantaranya adalah Yoke (kerangka magnet), Poles (kutub motor), Field winding (kumparan medan magnet), Armature Winding (Kumparan Jangkar), Commutator (Komutator) dan Brushes (kuas/sikat arang).

Motor DC

Motor Listrik DC atau DC Motor adalah suatu perangkat yang mengubah energi listrik menjadi energi kinetik atau gerakan (motion). Motor Listrik DC ini biasanya digunakan pada perangkat-perangkat Elektronik dan listrik yang menggunakan sumber listrik DC seperti Vibrator Ponsel, Kipas DC dan Bor Listrik DC. 

Motor Listrik DC atau DC Motor ini menghasilkan sejumlah putaran per menit atau biasanya dikenal dengan istilah RPM (Revolutions per minute) dan dapat dibuat berputar searah jarum jam maupun berlawanan arah jarum jam apabila polaritas listrik yang diberikan pada Motor DC tersebut dibalikan. 

Kebanyakan Motor Listrik DC memberikan kecepatan rotasi  sekitar 3000 rpm hingga 8000 rpm dengan tegangan operasional dari 1,5V hingga 24V.

C. Penjelasan Sensor IR

SENSOR IR

Sensor inframerah atau Sensor IR adalah perangkat elektronik, yang memancarkan sesuatu untuk merasakan beberapa aspek lingkungan. Sensor IR dapat mengukur panas suatu benda serta mendeteksi gerakan. Jenis sensor ini hanya mengukur radiasi infra merah, daripada memancarkannya yang disebut a sensor IR pasif . Biasanya, dalam spektrum infra merah, semua benda memancarkan beberapa bentuk radiasi termal.

Jenis radiasi ini tidak terlihat oleh mata kita, yang dapat dideteksi oleh sensor infra merah. Emitor hanyalah LED IR ( Light Emitting Diode ) dan detektornya hanyalah fotodioda IR yang peka terhadap cahaya IR dengan panjang gelombang yang sama seperti yang dipancarkan oleh LED IR. Ketika cahaya IR jatuh pada fotodioda, resistansi dan tegangan output akan berubah sebanding dengan besarnya cahaya IR yang diterima.

A. PRINSIP KERJA SENSOR IR

        Sebuah sensor inframerah memancarkan dan mendeteksi radiasi inframerah untuk merasakan sekitarnya. Cara kerja sensor Inframerah diatur oleh tiga hukum: hukum Radiasi Planck, hukum Stephen - Boltzmann dan hukum Pemindahan Wien.

        Hukum Planck menyatakan bahwa setiap benda memancarkan radiasi pada suhu yang tidak sama dengan 00K. Kemudian, Hukum Stephen - Boltzmann menyatakan bahwa pada semua panjang gelombang, energi total yang dipancarkan oleh benda hitam sebanding dengan pangkat empat suhu absolut.

        Menurut hukum Perpindahan Wien kurva radiasi benda hitam untuk suhu yang berbeda akan mencapai puncaknya pada panjang gelombang yang berbanding terbalik dengan suhu.

       Konsep dasar dari sensor inframerah yang digunakan sebagai detektor adalah memancarkan sinyal inframerah, sinyal infra merah ini memantulkan dari permukaan suatu benda dan sinyal tersebut diterima di penerima infra merah.

        Prinsip kerja sensor infrared adalah ketika sensor memancarkan radiasi, ia mencapai objek dan sebagian radiasi dipantulkan kembali ke penerima IR. Berdasarkan intensitas penerimaan oleh penerima IR, keluaran dari sensor ditentukan.

B. JENIS SENSOR IR

1. Sensor IR Aktif

        Sensor infra merah aktif ini mencakup baik pemancar maupun penerima. Di sebagian besar aplikasi, dioda pemancar cahaya digunakan sebagai sumber. LED digunakan sebagai sensor inframerah non-pencitraan sedangkan dioda laser digunakan sebagai sensor inframerah pencitraan.

2. Sensor IR pasif 

Sensor infra merah pasif hanya mencakup detektor tetapi tidak menyertakan pemancar. Sensor ini menggunakan objek seperti pemancar atau sumber IR. Objek ini memancarkan energi dan mendeteksi melalui penerima inframerah. Setelah itu, pemroses sinyal digunakan untuk memahami sinyal untuk mendapatkan informasi yang dibutuhkan.

C. Diagram Sirkuit Sensor IR

Rangkaian sensor infra merah adalah salah satu modul sensor dasar dan populer di sebuah peralatan elektronik . Sensor ini dianalogikan dengan indera visioner manusia, yang dapat digunakan untuk mendeteksi rintangan dan merupakan salah satu aplikasi umum dalam waktu nyata. Sirkuit ini terdiri dari komponen-komponen berikut. 

1. Rangkaian Sensor IR menggunakan Transistor

Diagram rangkaian sensor IR menggunakan transistor yaitu deteksi halangan dengan menggunakan dua buah transistor ditunjukkan di bawah ini. Sirkuit ini terutama digunakan untuk deteksi rintangan menggunakan LED IR. Jadi, rangkaian ini dapat dibangun dengan dua transistor seperti NPN dan PNP. Untuk NPN digunakan transistor BC547 sedangkan untuk PNP digunakan transistor BC557. Pinout dari transistor ini sama.

2. Sirkuit Alarm Pencuri menggunakan Sensor IR

Sirkuit alarm pencuri IR ini digunakan di pintu masuk, pintu, dll. Sirkuit ini mengeluarkan suara bel untuk mengingatkan orang yang bersangkutan setiap kali seseorang melintasi sepanjang sinar IR. Ketika sinar IR tidak terlihat oleh manusia, maka rangkaian ini berfungsi sebagai perangkat pengaman tersembunyi.

D. Keuntungan sensor IR

• Menggunakan lebih sedikit daya
• Deteksi gerakan dimungkinkan dengan ada atau tidak adanya cahaya kira-kira dengan keandalan yang sama.
• Mereka tidak perlu kontak dengan objek untuk dideteksi. 
• Tidak ada kebocoran data karena arah sinar. 
• Sensor ini tidak terpengaruh oleh oksidasi & korosi. 
• Kekebalan kebisingan sangat kuat. 

E.  Kekurangan Infra merah atau sensor IR

• Jarak transfer yang relatif dekat (tidak dapat dilakukan pada jarak yang cukup jauh).
• Posisi transfer harus tegak lurus. Jika sedikit keluar dari drajat lurus maka koneksi  Akan hilang (putus).
• Transfer data relatif lama.
• Keamanan data saat proses transfer sangat kurang.

Teknologi yang tertinggal karena infrared sudah jarang digunakan.

BAB III

PEMBAHASAN

3.1 Penjelasan Simulasi

Rangkain Simulasi ROBOT Line Follower

Untuk rangkainnya sebagai berikut :

Di sini rangkaian yang digunakan yaitu :

1. Arduino UNO, berfungsi sebagai pusat pemroses input sinyal elektronik menjadi output sinyal elektronik yang dibutuhkan. Input berupa sinyal eletronik ini biasanya berasal dari sensor.
2. L298N Driver motor, berfungsi sebagai  penguat tegangan untuk mensuply motor, karena tidak mungkin menggunakan arduino langsung untuk kontrol motor DC.
3. DC Motor (Roda Penggerak Robot), berfungsi sebagai penggerak roda dan dibutuhkan torsi yang cukup besar.
4. IR OBSTACLE SENSOR (5), berfungsi untuk mendeteksi halangan/sesuatu yang menghalangi sensor ini menggunakan pantulan cahaya infrared.

3.1 Penjelasan Simulasi

Untuk Source Code program dari Robot Line Folower dapat di akses di Link berikut :

Klik Disini

Arduino Uno yang digunakan ini telah tertanam bootloader untuk menangani komunikasi serial/USB dengan komputer. Pilihan serial port yang digunakan board Arduino Uno terdapat pada menu Tools == Serial Port. Pilihan serial port pada software Arduino, Pilihan board Arduino yang dipakai terdapat pada menu Tools == Board. Pilihan board pada software Arduino. 

Program yang telah diverifikasi dengan cara menekan verify. Jika tidak terdapat error pada program, program tersebut dapat di-upload ke arduino uno dengan menekan tombol upload. Tombol verify, save, dan upload telah tersaji pada software Arduino.

BAB IV

PENUTUP

4.1 Kesimpulan

Dengan merancang dan membuat serta melakukan Pengujian robot line follower dilakukan di atas garis gelap/hitam dengan latar belakang terang/putih dapat ditarik kesimpulan yaitu :

1. Hasil rancangan prototype robot line follower Arduino Uno mengggunakan 5 sensor tcrt5000 telah berhasil dengan baik.
2.  Prototype robot line follower ini mudah untuk dikembangkan dengan cepat karena mendukung berbagai modul dan sensor. 
3. Kecepatan robot dalam mengikuti garis dipengaruhi oleh bentuk lintasan garis dan tegangan motor DC sebagai penggerak

DAFTAR PUSTAKA

Prastyo, Elga Aris. 2021. “Modul Driver Motor L298N”, https://www.edukasielektronika.com/2020/12/modul-driver-motor-l298n.html, diakses pada tanggal 31 Maret 2022.

Hastuti, Ce. 2016. “Robot Line Follower.”, http://eprints.polsri.ac.id/4000/2/FILE%20II.pdf, diakses pada tanggal 29 Maret 2022.

AlfStudio, Admin. 2021. “L298N Motor Driver”, https://www.teknikelektro.com/2021/08/l298n-motor-driver.html, diakses pada tanggal 31 Maret 2022.

Patrick, Jonathan. 2020. “Cara Kerja dan Masalah Sensor hingga Tak Bisa Baca Objek”, https://www.cnnindonesia.com/teknologi/20201002194232-190-553854/cara-kerja-dan-masalah-sensor-hingga-tak-bisa-baca-objek, diakses pada tanggal 31 Maret 2022.

Wijaya, Ari Angga. 2012. “Infrared Serta Kelebihan dan Kekurangannya”, http://arianggawijaya.blogspot.com/2012/09/infrared-serta-kelebihan-dan.html?m=1, diakses pada tanggal 31 Maret 2022.